Příslušenství

Perpetum mobile ve vodě. Stroj na věčný pohyb. Co je to perpetum mobile

Mezi mnoha projekty „stroje věčného pohybu“ bylo mnoho, které jsou založeny na plavání těles ve vodě. Vysoká věž vysoká 20 metrů je naplněna vodou. V horní a spodní části věže jsou instalovány kladky, kterými je vrženo silné lano v podobě nekonečného pásu. Na laně je připevněno 14 dutých krychlových krabic metr vysokých, snýtovaných z železných plechů, aby dovnitř krabic nemohla proniknout voda. Naše dva výkresy zobrazují vzhled takové věže a její podélný řez.

Projekt pomyslného „věčného“ vodního motoru.

Zařízení věže z předchozího obrázku.

Jak toto nastavení funguje? Každý, kdo je obeznámen s Archimedovým zákonem, si uvědomí, že krabice, které jsou ve vodě, mají tendenci plavat nahoru. Jsou unášeny nahoru silou rovnající se váze vody vytlačené krabicemi, tedy váze jednoho metr krychlový vody, opakovat tolikrát, kolikrát jsou krabice ponořeny do vody. Z nákresů je vidět, že ve vodě je vždy šest krabic. To znamená, že síla, která vynese naložené bedny nahoru, se rovná hmotnosti 6 m 3 vody, tedy 6 tunám. Dolů jsou taženy vlastní vahou krabic, která je však vyvážena nákladem šesti krabic volně visících na mimo lano.

Takto hozené lano bude tedy vždy vystaveno tahu 6 tun aplikovanému na jeho jednu stranu a směřujícímu nahoru. Je jasné, že tato síla způsobí, že se lano bude nepřetržitě otáčet, klouže po kladkách a s každou otáčkou vykoná práci 6000 * 20 = 120 000 kgm.

Nyní je jasné, že pokud zemi pokryjeme takovými věžemi, pak od nich budeme moci přijímat neomezené množství práce, dostatečné k pokrytí všech potřeb národního hospodářství. Věže budou otáčet kotvami dynam a poskytovat elektrickou energii v libovolném množství.

Pokud se však na tento projekt podíváte pozorně, snadno zjistíte, že k očekávanému pohybu lana by vůbec nemělo dojít.

Aby se nekonečné lano mohlo otáčet, musí krabice vstupovat do vodní nádrže věže zespodu a opouštět ji shora. Ale koneckonců při vstupu do bazénu musí box překonat tlak sloupce vody o výšce 20 m! Tento tlak na metr čtvereční plocha krabice není větší ani méně než dvacet tun (hmotnost 20 m 3 vody). Tah směrem nahoru je pouze 6 tun, to znamená, že je zjevně nedostačující k zatažení boxu do bazénu.

Mezi mnoha příklady vodních „věčných“ strojů, z nichž stovky vynalezli neúspěšní vynálezci, lze najít velmi jednoduché a důmyslné možnosti.

Podívejte se na obrázek. Část dřevěného bubnu, upevněná na ose, je po celou dobu ponořena ve vodě. Pokud platí Archimédův zákon, pak by se část ponořená do vody měla vznášet nahoru a jakmile je vztlaková síla větší než třecí síla na ose bubnu, rotace se nikdy nezastaví ...

Další projekt „věčného“ vodního motoru.

Se stavbou tohoto „věčného“ motoru nespěchejte! Určitě neuspějete: buben se nepohne. Co se děje, v čem je chyba v našem uvažování? Ukazuje se, že jsme nebrali v úvahu směr působících sil. A vždy budou směřovat po kolmici k povrchu bubnu, tedy po poloměru k ose. Každý z každodenní zkušenosti ví, že není možné otočit kolo působením síly podél poloměru kola. Pro vyvolání rotace je nutné působit silou kolmo k poloměru, tj. tečnou k obvodu kola. Nyní není těžké pochopit, proč pokus o zavedení „perpetual“ motion skončí i v tomto případě neúspěchem.

| Razgar diskuse o perpetuum mobile. | Spory kolem perpetuum mobile.

Hydraulické stroje na věčný pohyb.

Jeden z nepsaných zákonů života tvrdí, že autoři nejvýznamnějších objevů a vynálezů zůstávají často neznámí – čas těmto lidem ubírá jména dříve, než si ostatní stihnou všimnout jejich úspěchů. Již tisíce let se točí lopatky vodního kola - nejpozoruhodnějšího stroje dávné minulosti, stroje, který provázel vývoj civilizace od samého počátku jejího vzniku až po současnost. Tisíce mlýnů, pil a čerpadel byly poháněny tímto motorem, který byl spolu se svalovou silou člověka a zvířat po staletí jediným skutečným zdrojem jejich hnací síly. Pravda, vodní kolo mělo přes svou jednoduchost i značnou nevýhodu – potřebovalo dostatečné množství tekoucí vody bez ohledu na roční období. Proto byla myšlenka provozování vodního kola v uzavřeném cyklu velmi populární, což by jej učinilo nezávislým na měnících se vodních tocích a zajistilo tak jeho širší využití. Slabinou této myšlenky bylo, že zůstávalo nejasné, jak dopravit vodu zpět do misky, která napájí lopatky vodního kola.

Na výkresech 37 , 38 , 39 jsou prezentovány staré rytiny z roku 1661 zobrazující tzv. suché vodní mlýny. Takové mlýny se rozšířily koncem 17. století, jejich vznik je často spojován se jménem Heine, kováři řemeslníci z Lemsaly. Heineho vodní mlýny přitahovaly pozornost hraběte Mellin, který sestavil podrobnou recenzi těchto zařízení - " Ilustrovaný popis tzv. suchého vodního mlýna ve městě Lemsala v Livonsku" publikoval v " Obchodní noviny“ v roce 1796. S podobnými kresbami a kresbami se setkáváme také na Caspar Schott, Atanasia Kirchera, Jacobo de Strada a další. Autoři všech těchto projektů, převzato z Böcklernovy knihy “ Nové divadlo strojů“, vydaný v Norimberku v roce 1661, použil t. zv koktejl(vodní spirála), nebo Archimédův šroub. Nejvíc zajímavé prvky, znázorněná na těchto obrázcích, je vrtulová (lopatková) turbína, postupně nahrazující obvyklé vodní kolo. Navrhl de Strada v roce 1629 návrh stroje perpetum mobile, který používal vodní kolo s horním přívodem vody (podle vzhled byl podobný strojům s věčným pohybem prezentovaným v Becklernově knize), byl určen k pohonu brusných kotoučů.

Obrázek 37 Obrázek 38

Obrázek 39

Schémata suchovodních mlýnů, vytvořená podle principu hydraulického perpetuum mobile, nebyla nikdy uvedena do praxe. Svědčí o tom řada projektů, které se od sebe liší pouze některými konstrukčními detaily. Ve snaze zvýšit množství vody přiváděné do horního zásobníku kola se autoři takových projektů často uchýlili ke kombinaci dvou nebo více Archimedových šroubů. obrázek 39. Anglický biskup také pracoval na hydraulickém perpetuum mobile s Archimédovým šroubem. John Wilkins, který to podrobně popsal ve své eseji " matematická magie“, publikované v roce 1648. Další projekt hydraulického perpetum mobile, jehož nákres je uveden na Obrázek 40 , je kříženec třístupňového vodního kola a turbíny v trojité kaskádě, sedící na společné šikmé hřídeli. Uvnitř této hřídele byl Archimédův šroub, který zvedal vodu ze spodní nádrže na lopatky nejvyššího kola. Abychom objasnili celou nekonzistentnost těchto projektů, stručně rozebereme provoz vodního kola a orientačně zhodnotíme jeho energetickou bilanci. Nejprve zvažte vodní kolo s horním plněním, jediný hydraulický motor, který přímo využívá potenciální energii padající vody. Voda v horním tácu totiž padá do kbelíků oběžného kola a svou vahou je nutí k pohybu dolů, až se kolo otočí asi o půl otáčky a voda vyteče do vypouštěcího kanálu. Průměr vodních kol se obvykle volil přibližně shodný s výškou použitého rozdílu hladin. V důsledku toho v případě významných poklesů vodní kolo ztratilo některé ze svých výhod, protože se stalo příliš velkým a těžkým. Výkon vyvíjený koly vodních mlýnů a pil se obvykle pohyboval od 3,5 do 11 kW s rozdílem 3 až 12 m a druhým průtokem vody asi 0,1-0,8 m 3 . V tomto případě bylo kolo vždy umístěno přísně nad hladinou vody ve výstupním kanálu, takže když hladina v něm stoupne, spodní okraj kola by nebyl ve vodě. Právě tato okolnost neumožňovala plné využití veškeré potenciální energie vody, která byla teoreticky určena pouze rozdílem výšek horní a dolní hladiny. Celková ztráta i u pečlivě zpracovaného vodního kola s horním plněním byla asi 20 %, takže účinnost takového kola nikdy nepřesáhla 80 %.Tento údaj však nezahrnuje ztráty energie v převodovém mechanismu, který je nezbytný prvek každý motor. Po započtení všech ztrát a pasivních odporů samotného kola a převodových kulis tak již účinnost celého zařízení klesá na 50-60%; účinnost kol s přívodem vody na střední a nižší úrovni je ještě nižší. V případě použití vodního kola jako hnacího prvku perpetuum mobile muselo jím poháněné čerpací zařízení dopravovat přesně stejné množství vody do horní vaničky, která ve stejný okamžik stékala na lopatky samotného kola. . I když se neberou v úvahu ztráty v přečerpávacím čerpadle, výkon spotřebovaný čerpadlem musí přesně odpovídat potenciální energii vody, která je dána zmíněným rozdílem mezi horní a dolní hladinou a která, jak již bylo zmíněno výše, by měla být měřena jako nulová energie. žádné vodní kolo nemůže plně využít. Tato okolnost sama o sobě dokazuje, proč nemůže existovat mlýn na suchou vodu s uzavřeným vodním cyklem.

Obrázek 40

Již v roce 1724 dospěl k podobnému závěru Jacob Leupold který tuto problematiku podrobně rozebral ve své knize Všeobecné divadlo strojů“, vydáno v Lipsku; svůj negativní názor na taková zařízení vyjádřil slovy: "Jedna libra (tj. zátěž) je schopna udržet další libru v rovnováze, ale nikdy ji nemůže uvést do pohybu."

Obrázek 41

Obrázek 41 , převzato z rukopisu popisujícího dva kuriózní stroje navržené v roce 1788 florentským opatem Vincent Olmi. Hnací kolo zde znázorněného hydraulického perpetuum mobile má lopatky ve tvaru lžíce, trochu připomínající tvar lopatek moderních turbín. Pelton(lopatková turbína). Přívod vody se provádí pomocí zužujícího se skluzu nasměrovaného na určitou čepel ve spodní části kola, která se otáčí ve svislé rovině; využívá se tedy jak potenciální, tak kinetická energie vody. Zajímavé je, že toto technické řešení je velmi podobné trysce Peltonovy turbíny. Sám Olmi tvrdil, že jeho perpetuum mobile je schopné čerpat velké objemy vody a navíc je sám touto vodou poháněn. Místo Archimédova šroubu jsou zde použity dvě lopatkové pumpy, které zvedají vodu ze spodní nádrže do sběrné nádrže výstupní trysky. O bezvadnosti svého projektu, kterému vlastně nelze upřít jistou dávku originality, sám Olmi zjevně vůbec nepochyboval, neboť na dalších stránkách rukopisu uvádí i detailní kresby jeho jednotlivých částí. Kromě perpetuum mobile se Olmi podílel na vývoji a konstrukci dalších zajímavých strojů. Například v téže práci popisuje a uvádí nákresy zařízení pro zvedání a přepravu závaží na horských svazích a také různá pomocná zařízení určená pro vojenské účely.

Obrázek 42

Na starém Obrázek 42 z Paříže Journal of Scientists“, odkazující na rok 1678, je zobrazen další perpetum mobile - hydraulické perpetuum mobile Stanislav Solský, kterou předvedl na dvoře polského krále v letech 1609-1610. Princip jeho práce, jak jej autor koncipoval, byl následující. Hlavními částmi tohoto perpetum mobile byly vodní pumpa a mm kolo. Při spouštění zátěže V se vana P postupně zvedne. Současně se ventil v čerpadle zvedne a voda začne proudit do nádoby abcd. Výstupním kanálem n vstupuje do kruhové nádrže g, otevírá klapku v ní a vytéká kohoutem r do vany P. V důsledku toho se vana P začne pod tíhou vody potápět, ale v určitém okamžiku se pomocí nataženého lana t, připevněného k ní na jedné straně, nakloní a vyprázdní. Prázdná vana P se opět zvedne, závaží V opět začne klesat a celý postup se znovu opakuje. Kolo mm by v tomto případě mělo provádět pouze oscilační pohyby.

Obrázek 43

Následující dva perpetuum mobile, které jsou popsány níže, měly fungovat v souladu s Archimédovým zákonem vztlaku v kapalinách. hlavní část první z nich, jak je zřejmé zObrázek 43 , je buben rotující kolem vodorovné osy s těsně uzavřenými konci. Uvnitř bubnu byly dvě vzájemně kolmé protínající se tyče, na kterých byly upevněny velké korkové kuličky. Na vnějších koncích těchto tyčí, procházejících bočním povrchem bubnu vodotěsnými pouzdry, byla zesílena kovová závaží. Korkové plováky přitom musely vychylovat tah do příslušného směru, čímž by se zajistila potřebná nerovnováha sil, která by buben uvedla do nepřetržité a rovnoměrné rotace.

Obrázek 44

Mnohem složitější typ hydraulického perpetuum mobile je znázorněn v Obrázek 44 . V nádrži s kapalinou je ponořen rotor, ze kterého vybíhá 6 trubkových pák s bublinkami na koncích. Samotné páky jsou upevněny ve speciální kleci otáčející se na duté hřídeli. Když se rotor otáčí štěrbinou v hřídeli, vzduch z dutiny hřídele postupně vstupuje do trubek pák. Vytváření přetlaku a čerpání vzduchu se provádí pomocí speciální kožešiny umístěné pod nádrží a poháněné přímo z kliky na hřídeli rotoru.Vypouštění vzduchu z bublin zajišťuje speciální vačka, naznačená na obrázku s černý kruh, umístěný nad hladinou kapaliny v nádrži. K uzavření ventilu v trubici slouží další vačka, která zůstává pod hladinou kapaliny. Princip fungování tohoto perpetum mobile je zcela zřejmý z výkresu.

Obrázek 45

Hydraulické perpetuum mobile, znázorněné na obr. Obrázek 45 . Část dřevěného bubnu ponořená do vody je podle Archimedova zákona vystavena působení vztlakové síly. Autor tohoto projektu vycházel z předpokladu, že pokud se ukáže, že tato vztlaková síla je větší než třecí síla v ose bubnu, bude se buben plynule otáčet ve směru naznačeném šipkou na obrázku. Ve skutečnosti nedojde k žádnému pohybu, protože Archimédova síla nebude směřovat nahoru, ale kolmo k povrchu bubnu. Pokud totiž rozdělíme zakřivený povrch bubnu na elementární malé ploché části a představíme si, že na každou z těchto částí působí elementární vztlaková síla směřující ke středu otáčení kola, pak výsledná síla je součtem elementárních síly, budou také směřovat k ose kola. Je jasné, že síla působící v radiálním směru nebude schopna vyvolat žádný rotační pohyb kola.

Obrázek 46

Poněkud neobvyklý vzhled má hydraulický perpetum mobile, zobrazený na Obrázek 46 . Jeho hlavní částí je rovnoramenný třmen se dvěma kloubovými nádržemi na koncích. Jedna z nádrží v horní poloze automaticky otevře otvor ve dně horní nádrže a naplní se vodou, která z ní vytéká. Pod tíhou nádrže naplněné vodou začne rameno vahadla klesat, dokud se nádrž nedotkne hladiny vody ve spodní nádrži. Speciální pevný čep zároveň otevírá ventil v nádrži sám a pouští z ní vodu do spodní nádrže. Ve stejném okamžiku začíná podobný pracovní cyklus pro nádrž na opačném konci vahadla. Čerpání vody zpět do horní nádrže autor zamýšlel zajistit dvě pístová čerpadla, poháněná samotným vahadlem.

Zvláštní skupinou hydraulických perpetuum mobile byla zařízení, která využívala známých zákonů kapilárního vzlínání kapalin. Poměrně často se setkáváme s popisem perpetum mobile, ve kterém voda nebo olej stoupá kapilárami tkáně knotu do výše umístěné nádoby, poté dalším knotem stoupá pracovní tekutina ještě výše atd., až nakonec dosáhne nejhořejší nádobu, odkud je přiváděn přes skluz k lopatkám vodního kola. Kolo se otáčí, kapalina proudí do spodní nádoby a celý proces kapilárního vzlínání se znovu opakuje. Pokud bychom takové zařízení skutečně vyrobili, pak by se ukázalo, že oběžné kolo tohoto stroje se nikdy neotočí, protože v horní nádobě nebude ani kapka vody. Faktem je, že ačkoli kapilární síly umožňují překonat gravitační sílu, zvedají kapalinu v tkáni knotu, zároveň ji udržují v pórech tkáně a zabraňují tomu, aby z nich vytékala. Za předpokladu, že se však působením kapilárních sil může kapalina ještě dostat do horní nádoby, musíme současně počítat s tím, že může stejným způsobem stékat i po knotu zpět do spodní nádoby.

Obrázek 47

V literatuře je velmi často zmiňován ještě jeden pokus vytvořit perpetum mobile s využitím kapilárních vlastností kapalin - o perpetum mobile.William Congrevepodrobně popsáno Johann von Poppe ve své knize" Perpetuum mobile a umění managementu“, publikované v Tübingenu v roce 1832. Z hlediska mechaniky bylo zařízení Congreveho experimentálního stroje velmi jednoduché, jak je patrné z Obrázek 47 . Byl to nekonečný uzavřený pás z porézního materiálu nasazený na tři válečky s řetězem závaží vyztuženým podél jeho vnějšího obrysu. Autor předpokládal, že jeho stroj bude fungovat následovně. Ponořením celého systému do vody tak, aby oba spodní válečky byly pod hladinou vody, dojde k nasycení ponořené části pásu vodou. V tomto případě vlivem kapilárních sil voda vystoupá do určité výšky a podél přední, svislé části pásky. Závaží na šikmé části pásu vytlačí vodu, která se vsákla do pórů materiálu, když byla tato část pásu pod vodou. Při vytlačování vody z nakloněné části pásky se naruší rovnováha sil určená hmotností vody na svislé a nakloněné části pásky. Vzhledem k tomu, že svislá část pásky, která není stlačena zatížením, zadrží vodu absorbovanou do pórů, a proto se ukáže, že je těžší přesně o váhu vody, která se v ní zvedne v důsledku kapilárních sil. Pokud tedy v souladu s výše uvedenou úvahou voda na svislém úseku pásky stoupne o 1 palec (2,54 cm), pak páska široká a tlustá 1 stopa bude mít tažnou sílu v důsledku vody nasáklé stejnou do přibližně 30 liber (133,4H). Pokud se páska začne pohybovat, o čemž Congreve absolutně nepochyboval, pak se povrch vody v místech jejího kontaktu s páskou mírně prohne, v důsledku čehož se výška vzlínání vody v důsledku kapilárních sil být o něco větší. Autor věřil, že při výšce kapilárního vzestupu asi 5 palců dosáhne hnací síla 150 liber (667 N) a ve výšce 9 palců a obvodové rychlosti pásu 13,7 m/min se tato síla zvýší na 180 liber (801 N). V tomto případě by již Congreveův stroj svou produktivitou výrazně převyšoval možnosti člověka. Navzdory jejich utopickým představám o zvětšení velikosti takového stroje, podle zprávy „ London Craft Magazine“na květen 1827 se autorovi podařilo vyvinout perpetum mobile obřích rozměrů s užitečným výkonem 58,7 kW.

Obrázek 48

Kolem roku 1640 něk A. Martin známý " hydraulické hodiny“, vyobrazeno na Obrázek 48 . Samohybný mechanismus tohoto zařízení byl navržen k otáčení ručiček na ciferníku hodin. Voda v hermeticky uzavřené nádobě musela pod působením kapilárních sil stoupat po dlouhé úzké trubce, která byla nahoře zahnutá, a vytékat z ní na lopatky vodního kola. Již při prvním pohledu na schéma " věčný» Martinova chronometrického zařízení je zřejmé, že jeho tvůrce měl také poněkud přehnanou představu o možnostech kapilárních sil. Faktem je, že jev vzlínání je založen na rozdílu velikosti mezimolekulárních sil mezi jednotlivými částicemi kapaliny a sil interakce mezi těmito částicemi a pevnou stěnou trubice. Je to výslednice těchto dvou sil, která určuje, co bude v kapiláře pozorováno: zvýšení nebo snížení hladiny kapaliny, tzn. tzv. kapilární vzestup nebo kapilární deprese. Tento jev je však omezen na určité limity. Vynálezce zjevně nepředpokládal, že voda v úzké trubici stoupá pouze do takové výšky, ve které hydrostatický tlak zvednutého vodního sloupce nepřesáhne velikost kapilárních kohezních sil. Například ve skleněné trubici o vnitřním průměru 1 mm voda stoupne o 30, alkohol - o 12 a éter - o 10 mm.

Autoři projektů mechanických a hydraulických perpetuum mobile vždy jen obtížně řešili otázku dodání zboží nebo kapalin zpět do původní polohy, která by zajistila kontinuitu pracovního cyklu jejich strojů. Na všech těchto příkladech jsme přitom mohli vidět, že cesty, kterými se mnozí z nich vydali, se ukázaly jako velmi klikaté a neslibovaly jim od začátku mnoho úspěchů. Většina jejich experimentů byla jako bloudění v začarovaném kruhu, kde někteří vynálezci opakovali chyby ostatních v naději, že budou úspěšnější.

Giambattista Porta slavný vědec, experimentátor a vynálezce kouzelná lucerna“, studující zařízení sifonu, navrženého Hrdina Alexandrie , přišel s myšlenkou nového perpetum mobile, který hodlal používat k čerpání vody. Mezitím jeho plány podnítily architektaVittorio Zoncu zapojit do přímého vývoje projektu takového „sifonového“ perpetuum mobile. Nevysvětlitelné chování kapalin v sifonu (např. fakt, že voda sama stoupá jednou sifonovou trubicí, protéká ohybem a druhou trubicí protéká do níže umístěné nádoby) dalo vzniknout novému konceptu - tzv. strach z prázdnoty ( hrůza vacui). Sám skvělý Galileo tvrdil, že příroda se skutečně bojí prázdnoty. Podle jeho názoru je to snaha zabránit vzniku bezvzduchového prostoru, který způsobuje, že voda stoupá a klesá v sifonových trubkách. Svého času věnoval část svých filozofických úvah rozboru konceptu vakua. Aristoteles. Tvrdil tedy, že vakuum se v přírodě nikdy nemůže objevit, protože pro vznik rychlého pohybu je vždy potřeba vzduch, který se nejprve rozdělí před tělem a pak se za ním zase uzavře. Z Aristotelova učení, které bylo vděčně vnímáno konzervativně smýšlejícími scholastickými kruhy, se postupně vyvinula středověká teorie. strach z přírody před prázdným prostorem", který posloužil jako základ pro mnoho fantastických pokusů o využití tohoto " strach'pro své vlastní účely.

Je známo, že práce vynaložená na zvedání kapaliny v sifonu je vyvolána tlakem vzduchu v důsledku rozdílu hladin kapaliny v nádobách, které spojují obě kolena sifonu. Zároveň, aby kapalina protékala sifonem, neměla by maximální výška jeho ohybu překročit výšku sloupce kapaliny vyvážené tlakem venkovní vzduch. Například pro rtuť je tato výška při normálním barometrickém tlaku 76 cm a pro vodu - asi 10 m. To vše samozřejmě Giambattista Porta tehdy nemohl vědět - protože si byl jistý, že s pomocí svého „ věčný» sifon bude moci čerpat vodu i přes vysoké hory.

Obrázek 49

Jak jsme již uvedli, přenesení této myšlenky do vývoje perpetuum mobile jako první provedl městský architekt z Padovy Vittorio Zonca. Pravda, na rozdíl od Porty vůbec nehodlal stavět obří sifony, které by pumpovaly vodu přes pohoří. NaObrázek 49 je představen obraz jím navrženého sifonového mlýna s vodním turbínovým kolem. Práce tohoto suchý mlýn Tsonka si něco takového představoval. Po uzavření obou konců potrubí otvorem v jeho nejvyšším bodě se potrubí naplní vodou až po samý vrch. Horní otvor se pak uzavře; při otevření obou spodních otvorů sifonu ve mlýně by podle autora mělo automaticky dojít k ustálenému proudění vody.

V roce 1607, kdy Tsonka publikoval popis svého vynálezu v knize " Nové divadlo strojů a konstrukcí“, vlastnosti barometrického tlaku nebyly prakticky dosud známy. To však vyplývá již ze samotné kresby Tsonkova stroje. Pokud totiž otvor sacího kolena sifonu leží pod výtokovým hrdlem, pak je čerpání vody nemožné, i když výška ohybu trubky vyhovuje dříve uvedené podmínce. Tsonka se pokusil překonat své potíže rozšířením části potrubí v blízkosti výstupu v naději, že zvýšení množství vody soustředěné v této části sifonu zvýší sací účinek v jeho druhém lokti.

Horníci a studnaři se při své práci často setkávali s efektem „ strach z prázdnoty“, ve svých úvahách však nepovažovali za úplnou pravdu ani Porto, ani Tsonku, neboť se například ukázalo, že běžná pístová čerpadla nejsou schopna odčerpat vodu více než z hloubky deseti metrů. Sám Galileo to uznal strach z prázdného prostoru"Příroda má své vlastní hranice, které určuje" neschopnost vodního sloupce unést svou vlastní hmotnost v potrubí". Až po jeho smrti se Torricellimu podařilo odhalit podstatu tohoto jevu, když při pokusech s vakuem místo vody použil rtuť. Zároveň experimentálně zjistil, že sloupec rtuti o výšce 76 cm odpovídá desetimetrovému sloupci vody - to byla přesně ta hranice, kterou mistři kopající studny, kteří se nejednou snažili zvýšit sací výšku jejich čerpadel, nemohl překonat. Zároveň Torricelli poukázal na to, že ne „ strach» před vakuem a okolním tlakem vzduchu udržuje rtuť nebo vodu v trubici utěsněné nahoře s otevřeným spodním koncem. Svým objevem Torricelli současně vyřešil dva problémy: zaprvé zasadil těžkou ránu Aristotelově mechanice, do té doby všeobecně uznávané, a zadruhé ukázal, jak nerealistické byly představy Porty a Tsonky o imaginaci“ strach»příroda před prázdnotou ve smyslu vytvoření perpetuum mobile.

Obrázek 50

Bohužel neúspěchy při pokusech sestrojit perpetum mobile založené na využití zákonů hydrostatiky a efektu vzlínavosti nebyly pro zastánce hydraulických perpetuum mobile dostatečně závažným argumentem ve vědeckých sporech. Studiu takových možností vzdali hold i někteří známí fyzici. NaObrázek 50 je uvedeno perpetuum mobile navržené slavným matematikem Johann Bernoulli Sr.. Princip fungování tohoto perpetum mobile byl založen na využití fenoménu osmózy - vzájemné difúze dvou kapalin oddělených porézní stěnou. Bernoulliho zařízení nemělo žádné pohyblivé části – kontinuální pohyb zajišťovala jedna z tekutin v něm použitých. Jeho hlavní a v podstatě jedinou částí byla nádoba, do které byla vložena skleněná trubice, jejíž spodní konec uzavírala membrána, která jejími póry propouštěla pouze lehčí kapalinu. Autor zamýšlel naplnit nádobu těžkou kapalinou B a trubici opatřenou membránou kapalinou A s nižší hustotou. Zároveň doporučil volit délku trubky a a výšku kapaliny b v nádobě tak, aby vztah

b/a > 2B /(A+B) .

Podle názoru autora by za tohoto stavu pronikla přes membránu z nádoby do zkumavky lehčí kapalina, v důsledku čehož by směs obou kapalin přetekla přes horní okraj zkumavky a znovu se dostala do nádoby - to celý proces by musel pokračovat do nekonečna. Sám Bernoulli tvrdil, že princip, který v tomto zařízení použil, ve skutečnosti není jeho nápad, ale čistá obdoba grandiózního přírodního jevu – koloběhu vody v přírodě. Příroda sama z jeho pohledu dokazuje možnost existence perpetuum mobile s uzavřeným cyklem cirkulace vlhkosti. V přírodě totiž voda sama vystupuje z hlubin oceánu na povrch a vypařováním se pak padá na svahy hor, odkud skrze prameny, potoky a řeky proudí zpět do oceánu. Mořská voda obsahuje mnoho solí, proto je její hustota větší než u čisté vody. Membránou, nebo v podstatě obřím filtrem, je zde samotná Země, která v sobě zadržuje soli a do pramenů předává pouze čistou vodu. Johann Bernoulli starší nebyl jediný, kdo se o princip dvoufluidního perpetuum mobile zajímal.

Obrázek 51

Jeho současník, francouzský opat Jean d "Haut-Fey , známý fyzik, mechanik a hodinář, na základě stejných předpokladů však zvolil obtížnější cestu - vytvořit perpetum mobile pomocí chemická reakce. Vyobrazená dutina A jeho zařízení Obrázek 51 , naplněné roztoky vinného kamene a vitriolu. Při jejich smíchání začíná reakce s uvolňováním plynů, které uzavřením ventilů u otvorů na koncích dvoukolenové zakřivené trubky C vytlačí část směsi do komory D, kde se v určitém okamžiku vzniká přetlak. Tento tlak uzavře jediný jednocestný ventil na konci trubky B a tím oddělí kapalinu v komoře D od kapaliny zbývající v dutině A. Abbe Haute-Fey předpokládal, že směs z komory D bude postupně filtrována tak, že v jedné noze zkumavky C bude čistý roztok vinného kamene a ve druhé - roztok vitriolu. V tomto případě by oba roztoky měly opět protékat spodními ventily do dutiny A a být spojeny do výchozí směsi. Úvaha autora bohužel vycházela z mylného předpokladu, že po dokončení chemické reakce, ke které došlo při smíchání primárních látek, je možné znovu získat obě složky v jejich původním stavu a tak pokračovat v procesu neomezeně dlouho.

Obrázek 52

V roce 1685 v jednom z čísel londýnského vědeckého časopisu „ Filosofické spisy“ byla zveřejněna navržená Francouzi Denis Papin projekt hydraulického perpetuum mobile, jehož princip měl vyvrátit známý paradox hydrostatiky. Jak je vidět z obrázku v Obrázek 52 , toto zařízení sestávalo z nádoby zužující se do trubky ve tvaru písmene C, která byla zahnuta nahoru a otevřeným koncem visela přes okraj nádoby. Autor projektu mylně předpokládal, že hmotnost vody v širší části nádoby nutně převýší hmotnost kapaliny v trubici, tzn. v užší části. To znamenalo, že by se kapalina svou vahou musela z nádoby vytlačit do trubice, kterou by se opět musela vracet do nádoby, čímž by se dosáhlo požadované kontinuální cirkulace vody v nádobě. Papen si bohužel neuvědomil, že rozhodující v tomto případě není rozdílné množství (a s ním i rozdílná hmotnost tekutiny v širokých a úzkých částech nádoby), ale především vlastnost vlastní všem komunikující nádoby bez výjimky: tlak kapaliny v nádobě a ohnuté trubici bude vždy stejný. Hydrostatický paradox je přesně vysvětlen zvláštnostmi tohoto v podstatě hydrostatického tlaku. Volalo se jinak paradox obrázek 61

a Obrázek 62 . Upoutají naši pozornost neobvyklé řešení jejich kinematické mechanismy. První obrázek 61 je perpetum mobile, patřící do té malé třídy strojů, ve kterých se jako pracovní tekutina používal sypký materiál - písek. Lopaty, namontované na speciálních pákách oběžného kola, přiváděly písek do horního šikmého skluzu. Dále podél spodního skluzu se písek vracel zpět do komor umístěných mezi bočnicemi oběžného kola. Při otáčení kola se komory střídavě nacházely v nejnižší poloze, v tuto chvíli se z nich písek vysypával a poté byl znovu nabírán kbelíky, v důsledku čehož se musel celý cyklus opakovat znovu. Na Obrázek 62 zobrazuje perpetum mobile, který byl uveden do pohybu stlačeným vzduchem přiváděným do něj z měchu. Práce kožešiny byla přitom zajišťována pomocí nestejnoměrného pákového mechanismu spojeného s klikou, kterou zase muselo pohánět ozubené soukolí od hřídele oběžného kola vzduchového motoru.

Rozbor sbírky antických kreseb a kreseb z Holtzhamerova rukopisu opět potvrzuje skutečnost, že studium problému perpetuum mobile bylo velmi vděčným tématem vědců a inženýrů pozdní renesance a raného baroka; zatímco mezi velkým počtem standardních technická řešení a nápady stejného typu, najdeme i takové, které se vyznačují jistým vtipem a značnou mírou originality.

Pokud bychom chtěli revidovat a analyzovat návrhy všech hydraulických perpetuum mobile bez výjimky, zabralo by nám to příliš mnoho místa a času. Pravda, s některými se setkáme v jiné části, která popisuje pokusy o vytvoření perpetum mobile v 19. a 20. století. Na těchto příkladech si však opět budeme moci ověřit to hlavní – základ pro kombinace, z nichž moderní vynálezci vytvořili desítky konstruktivních možností, pokaždé je vydávali za originální řešení, téměř vždy sloužil všem stejným několika základním fyzikálním principům.

Velká pozornost, kterou vynálezci perpetum mobile věnují pokusům využít pro ně hydrauliku, není samozřejmě náhodná.

Je všeobecně známo, že hydromotory byly rozšířeny v středověká Evropa. Vodní kolo sloužilo vlastně až do 18. století jako hlavní základna středověké výroby energie.

Například v Anglii bylo podle soupisu půdy 5000 vodních mlýnů. Ale vodní kolo se používalo nejen ve mlýnech; postupně se začal používat k pohonu bucharů v kovárnách, vratech, drtičích, dmychadlech, obráběcích strojích, pilách a tak dále. „Vodní energie“ však byla vázána na určitá místa v řekách. Mezitím technologie vyžadovala motor, který by mohl fungovat všude tam, kde je potřeba. Myšlenka vodního motoru nezávislého na řece byla proto zcela přirozená, skutečně polovina bitvy – využít tlak vody – byla jasná. Zkušeností je zde dostatek. Zbývala druhá polovina – vytvořit takový tlak uměle.

Způsoby, jak nepřetržitě dodávat vodu zdola nahoru, jsou známy již od starověku. Nejdokonalejším zařízením potřebným k tomu byl Archimédův šroub. Pokud takové čerpadlo připojíte k vodnímu kolu, cyklus se uzavře. Bazén je nutné pro začátek naplnit pouze vodou nahoře. Voda, která z ní vytéká, roztáčí kolo a od ní poháněné čerpadlo opět dodává vodu nahoru. Získá se tak hydromotor, pracující takříkajíc „na samoobsluhu“. Nepotřebuje žádnou řeku; sám vytvoří potřebný tlak a zároveň uvede mlýn nebo stroj do pohybu.

Pro tehdejšího inženýra, kdy neexistoval pojem energie a zákon jejího zachování, nebylo na takovém nápadu nic divného. Na jeho oživení pracovalo mnoho vynálezců. Jen některé mysli pochopily, že je to nemožné; jedním z prvních mezi nimi byl univerzální génius Leonardo da Vinci. V jeho sešitech byla nalezena skica hydraulického perpetuum mobile. Stroj se skládá ze dvou vzájemně propojených zařízení A a B, mezi kterými je instalována miska naplněná vodou. Zařízení A je Archimédův šroub, který přivádí vodu ze spodní nádržky do misky. Zařízení B se otáčí, poháněno vodou vytékající z mísy, a otáčí čerpadlem A - Archimédovým šroubem; odpadní voda je odváděna zpět do nádrže.

Leonardo místo v té době známé vodní pumpy použil vodní turbínu a mimochodem vyrobil jeden ze svých vynálezů. Tato turbína B je inverzní čerpadlo, Archimédův šroub. Leonardo si uvědomil, že když na něj nalijete vodu, bude se sám otáčet a přemění se z vodního čerpadla na turbínu.

Na rozdíl od současných i budoucích vynálezců tohoto typu hydraulických perpetum mobile (vodní motor + vodní čerpadlo) Leonardo věděl, že nebude moci pracovat. Vodu, ve které není rozdíl v hladinách, nazval velmi obrazně a přesně " mrtvá voda» (aqua morta). Pochopil, že padající voda může v ideálním případě zvednout stejnou vodu na předchozí úroveň a nic víc; Ne další práce nemůže vyrábět. Pro skutečné podmínky daly jeho vlastní studie tření důvod se domnívat, že k tomu také nedojde, protože „ze síly stroje je nutné odebrat to, co se ztratilo třením v podpěrách“. A Leonardo vynáší konečný verdikt: "Je nemožné uvést mlýny do pohybu pomocí mrtvé vody."

Tuto myšlenku o nemožnosti získat mrtvou vodu „z ničeho“ později rozvinul R. Descartes a další myslitelé; to nakonec vedlo k ustanovení univerzálního zákona zachování energie. To vše se ale stalo mnohem později. Mezitím vynálezci hydraulického perpetuum mobile vyvíjeli všechny jejich nové verze a pokaždé vysvětlili své selhání tou či onou konkrétní chybou.

Jedním trikem, jak obejít obtíže při navrhování hydraulického stroje s trvalým pohybem, bylo přimět vodu, aby stoupala (nebo odtékala) v menším vertikálním poklesu. K tomu byl poskytnut kaskádový systém několika sériově zapojených čerpadel a oběžných kol. Takový stroj popisuje nám již známá kniha D. Wilkinse. Voda je zvedána šroubovým čerpadlem, sestávajícím z nakloněného potrubí, ve kterém se otáčí rotor. Je poháněn třemi oběžnými koly, která jsou zásobována vodou ze tří kaskádových nádob. Při hodnocení tohoto motoru byl Wilkins, stejně jako v případech popsaných dříve, na nejlepší úrovni. Nejenže tento motor zavrhl z obecných důvodů, ale dokonce spočítal, že k roztočení šroubovice by bylo potřeba „třikrát více vody k roztočení, než vynese“.

Všimněte si, že Wilkins, stejně jako mnoho jeho současníků, začal studovat mechaniku a hydrauliku s pokusy vynalézt stroj s věčným pohybem. Další příklad stimulačního účinku perpetuum mobile -1 na tehdejší vědu.

Wilkins také uvedl první klasifikaci způsobů, jak postavit stroje s věčným pohybem:

1). S pomocí chemické těžby (tyto projekty se k nám nedostaly);
2). Využití vlastností magnetu;
3). S pomocí gravitace

Do třetí skupiny přiřadil hydraulické perpetum mobile stroje.

V důsledku toho Wilkins napsal jasně a jednoznačně: "Došel jsem k závěru, že toto zařízení není schopné práce." Tento milovník vědy dal v 17. století důstojný příklad, jak překonat chyby a najít pravdu.

Z dalších hydraulických perpetum mobile stojí za zmínku stroj polského jezuity Stanislawa Solského, který k pohonu oběžného kola používal vědro s vodou. V horním bodě čerpadlo naplnilo vědro, spadlo, otočilo kolo, v dolním bodě se převrátilo a prázdné se zvedlo; pak se proces opakoval. Král Kazimír si tento stroj velmi oblíbil, když jej Stanislav Solský předváděl ve Varšavě (1661). Ani světské úspěchy titulovaných vynálezců však nemohly zakrýt skutečnost, že hydraulické perpetum mobile systému „čerpadlo-vodní kolo“ v praxi nefungovaly. Bylo zapotřebí nových nápadů, pomocí kterých by bylo možné zvednout vodu ze spodní úrovně do horní úrovně bez vynaložení práce, bez použití mechanického čerpadla. A takové představy se objevovaly – jak na základě již známých používaných jevů, tak v souvislosti s novými fyzikálními objevy.

První myšlenkou k zamyšlení je použití sifonu. Toto zařízení, známé od starověku (zmiňuje se o něm Hrdina z Alexandrie), sloužilo k přelévání kapaliny z nádoby umístěné nahoře do jiné umístěné níže. Princip jeho fungování je následující: dvě nádoby umístěné na různých úrovních jsou spojeny trubicí sestávající ze dvou kolen, z nichž jedno (horní) je menší než druhé (spodní). Výhoda takového jednoduché zařízení, který se používá dodnes, spočívá v tom, že z horní nádoby je možné nabírat kapalinu shora, aniž by se udělal otvor do jejího dna nebo stěny. Jedinou podmínkou pro fungování sifonu je úplné předplnění trubice kapalinou. Vzhledem k tomu, že mezi horní a spodní nádobou je rozdíl hladiny, bude kapalina proudit gravitací z horní nádoby do spodní.

Nabízí se otázka - jak lze použít sifon ke zvedání vody, pokud je jeho účel opačný - odvádění vody? Právě taková paradoxní myšlenka však byla předložena kolem roku 1600 a popsána v knize „Nové divadlo strojů a struktur“ (1607) městským architektem města Padovy (Itálie) Vittoriem Zoncou. Spočívalo v tom, že krátké horní koleno sifonu bylo tlustší - větší průměr (D >> d). V tomto případě, jak se Zonka domníval, voda v levém tlustém koleni i přes svou nižší výšku převáží vodu v tenkém koleni a sifon ji bude táhnout opačným směrem - od spodní nádoby k horní. Napsal: "Síla, která je vyvíjena v tlustém koleni, vytáhne to, co vstoupí skrz užší koleno." Na tomto principu měl fungovat perpetum mobile Zonky. Sifon odváděl vodu z dolní nádrže do úzké trubky; voda ze široké trubky byla odváděna do nádoby umístěné nad vodojemem, odkud byla přiváděna do vodního kola a opět slévána do vodojemu. Kolo skrz hřídel otáčelo mlýnským kamenem.

Tento původní stroj samozřejmě nemohl fungovat, neboť podle zákonů hydrauliky je směr pohybu kapaliny v sifonu závislý pouze na výškách sloupců kapaliny a nezávisí na jejich průměru. V době Zonky o tom však praktici neměli jasnou představu, přestože otázka tlaku v kapalině byla vyřešena již ve Stevinových pracích na hydraulice. Ukázal (1586) "hydrostatický paradox" - tlak kapaliny závisí pouze na výšce jejího sloupce, nikoli na jejím množství. Tato pozice se stala široce známou později, když podobné experimenty znovu a více uspořádal Blaise Pascal (1623-1662), ale mnoho inženýrů a vědců je nepochopilo, protože stále věřili, že čím širší nádoba, tím větší tlak. kapalinu, kterou obsahuje. Obětí takových bludů byli někdy i lidé, kteří pracovali na samé špici současné vědy a techniky. Příkladem je Denis Papin (1647-1714) - vynálezce nejen "tatíkova kotle" a pojistného ventilu, ale také odstředivého čerpadla, a hlavně prvních pérových strojů s válcem a pístem. Papin dokonce stanovil závislost tlaku páry na teplotě a ukázal, jak na jejím základě získat vakuum a zvýšený tlak. Byl Huygensovým žákem, dopisoval si s Leibnizem a dalšími významnými vědci své doby, byl členem Anglické královské společnosti a Akademie věd v Neapoli. A nyní takový člověk, který je právem považován za významného fyzika a jednoho ze zakladatelů moderní tepelné energetiky, pracuje na perpetuum mobile! Navíc navrhuje takové perpetuum mobile, jehož mylnost principu byla zcela zřejmá i současné vědě. Tento projekt publikuje ve Philosophical Transactions (Londýn, 1685).

Myšlenka Papinova perpetum mobile je velmi jednoduchá – v podstatě jde o Zonkovu trubku obrácenou vzhůru nohama. Ze široké nádoby vychází tenká trubice, jejíž konec je umístěn nad nádobou. Papin se domníval, že jelikož je hmotnost vody v široké nádobě větší, její síla musí převyšovat sílu váhy úzkého sloupku v tenké trubce, voda bude neustále odtékat z konce tenké trubice do široké nádoby. Zbývá pouze vyměnit vodní kolo pod tryskou a stroj na věčný pohyb je připraven!

Je zřejmé, že ve skutečnosti to nebude fungovat; povrch kapaliny v tenké trubičce bude nastaven na stejnou úroveň jako v nádobě, jako u všech komunikujících nádob.

Osud této Papinovy myšlenky byl stejný jako u jiných variant hydraulických perpetum mobile. Autor se k tomu nikdy nevrátil, protože se pustil do užitečnějšího podnikání - parního stroje.

V budoucnu bylo navrženo mnohem více hydraulických perpetum mobile s jinými metodami zvedání vody, zejména kapilárou a knotem. Navrhli zvedat kapalinu ze spodní nádoby do horní přes zvlhčenou kapiláru. Tímto způsobem je skutečně možné zvednout kapalinu do určité výšky, ale stejné síly povrchového napětí, které způsobily vzestup, nedovolí kapalině stékat z kapiláry do horní nádoby.

Je možné vytvořit perpetum mobile? Jaká síla bude v tomto případě působit? Je vůbec možné vytvořit zdroj energie, který by nevyužíval klasické nosiče energie? Tyto otázky byly vždy aktuální.

Co je to perpetum mobile?

Než přejdeme k diskusi o tom, jak vyrobit perpetum mobile vlastníma rukama, musíme nejprve definovat, co tento termín znamená. Co je tedy perpetum mobile a proč dosud nikdo nedokázal vyrobit tento zázrak technologie?

Po tisíce let se člověk pokoušel vynalézt stroj na věčný pohyb. Mělo by se jednat o mechanismus, který by využíval energii bez použití konvenčních nosičů energie. Zároveň musí vyrobit více energie, než spotřebují. Čili by se mělo jednat o taková energetická zařízení, která mají účinnost větší než 100 %.

Typy perpetum mobile

Všechny stroje na věčný pohyb jsou podmíněně rozděleny do dvou skupin: fyzické a přírodní. První jsou mechanická zařízení, druhá - zařízení, která jsou navržena na základě nebeské mechaniky.

Požadavky na stroje s věčným pohybem

Protože taková zařízení musí pracovat neustále, musí na ně být kladeny zvláštní požadavky:

plné zachování pohybu;
dokonalá pevnost dílů;
mající mimořádnou odolnost proti opotřebení.

Perpetuum mobile z vědeckého hlediska

Co na to říká věda? Ta nepopírá možnost vytvořit takový motor, který bude fungovat na principu využití energie celkového gravitačního pole. Je to také energie vakua nebo éteru. Jaký by měl být princip fungování takového motoru? Že by to měl být stroj, ve kterém nepřetržitě působí síla způsobující pohyb bez účasti vnějšího vlivu.

Gravitační stroj na věčný pohyb

Celý náš vesmír je rovnoměrně zaplněn hvězdokupami nazývanými galaxie. Jsou přitom ve vzájemné rovnováze sil, která spíše odpočívá. Pokud snížíte hustotu jakékoli části hvězdného prostoru, čímž snížíte množství hmoty, kterou obsahuje, pak se celý vesmír jistě začne pohybovat a pokusí se vyrovnat průměrnou hustotu na úroveň zbytku. Do řídké dutiny se vrhnou hmoty a vyrovnají hustotu systému.

S nárůstem množství hmoty dojde k rozptylu hmot z uvažovaného území. Ale jednoho dne bude celková hustota stále stejná. A nezáleží na tom, zda se hustota této oblasti sníží nebo zvýší, důležité je, aby se tělesa začala pohybovat a vyrovnala průměrnou hustotu na úroveň hustoty zbytku Vesmíru.

Pokud se dynamika rozpínání pozorované části Vesmíru zpomalí o mikro zlomek a energie z tohoto procesu se využije, získáme požadovaný efekt bezplatného věčného zdroje energie. A motor jím poháněný se stane věčným, protože nebude možné stanovit spotřebu samotné energie pomocí fyzikálních konceptů. Vnitrosystémový pozorovatel nebude schopen pochopit logickou souvislost mezi rozpínáním části vesmíru a spotřebou energie konkrétního motoru.

Obraz pro pozorovatele zvenčí bude zřejmější: přítomnost zdroje energie, oblast změněná dynamikou a samotná spotřeba energie konkrétního zařízení. Ale to vše je iluzorní a nepodstatné. Zkusme sestrojit perpetum mobile vlastníma rukama.

Magneticko-gravitační perpetum mobile

Udělej si sám magnetický perpetum mobile lze vyrobit na bázi moderního permanentního magnetu. Principem činnosti je střídavý pohyb kolem hlavního pomocného magnetu statoru a také zátěže. V tomto případě magnety interagují se silovými poli a zátěže se buď přiblíží k ose otáčení motoru v zóně působení jednoho pólu, pak jsou odpuzovány v zóně působení druhého pólu od středu otáčení. .

Motory druhého druhu jsou stroje, které snižují tepelnou energii zásobníku a zcela ji převádějí na práci beze změn prostředí. Jejich použití by porušilo druhý zákon termodynamiky.

Přestože byly v průběhu minulých staletí vynalezeny tisíce různých variant dotyčného zařízení, zůstává otázkou, jak vyrobit perpetum mobile. A přesto je třeba pochopit, že takový mechanismus musí být zcela izolován od vnější energie. A dále. Jakákoli věčná práce jakékoli konstrukce se provádí, když je tato práce nasměrována jedním směrem.

Vyhnete se tak nákladům na návrat do výchozí pozice. A poslední. Nic na tomto světě není věčné. A všechny tyto takzvané perpetum mobile stroje, fungující na energii gravitace a na energii vody a vzduchu a na energii permanentních magnetů, nebudou fungovat neustále. Všechno jednou končí.

Představte si, že vaše mobilní telefon nikdy nevybíjí, motoristé neznají slovo „tankování“, a umělé orgány vydrží déle než ty skutečné. Dnes už i děti vědí, že za všechno se musí platit, a ve škole se učí, že nic nevzniká z ničeho. Před několika sty lety však vědci tvrdili, že cestující ve vlaku jistě zemřou na udušení ve vzácném vzduchu a krávy potratily při pohledu na auta. Časy se mění. co je věčnost? Doba existence Vesmíru? Energie je v ní víc než dost. Je opravdu nemožné postavit motor, který využívá skryté rezervy vesmíru, se záruční dobou „do příštího Velkého třesku?“

Nesplnitelný sen každého inženýra. Kámen mudrců mechaniky. Nástroj chytrých podvodníků a atribut mnoha fantastických děl. Seznamte se: stroj na věčný pohyb.

Nemožné je možné

Perpetum mobile je možné. Přinejmenším to není v rozporu s kvantovou mechanikou a prvním Newtonovým zákonem (hmotný bod si zachovává klidový nebo rovnoměrný pohyb, dokud vnější vlivy tento stav nezmění). Není to tak dávno, co astronomové z University of Minnesota objevili ve vesmíru „velké nic“ – prázdný prostor dlouhý asi miliardu světelných let. Pokud si představíme, že v něm nejsou žádné interakce, pak by se tam hozený kámen pohyboval konstantní rychlostí až do smrti vesmíru. Tedy vlastně navždy.

Pokud se však jedná o perpetum mobile, většinou máme na mysli systém, který generuje více energie, než spotřebuje (ztrácí ji třením, odporem vzduchu atd.), takže jej lze využít pro jakoukoli potřebu domácnosti. Před vynálezem páry resp elektrické pohony svaly byly jediným univerzálním a mobilním zdrojem energie. Pružinové a kyvadlové mechanismy byly vhodné pouze pro působení malé síly po dlouhou dobu (hodiny). Nejvýkonnějšími stacionárními motory byly vodní a větrné mlýny.

To značně omezovalo mechaniku. Například ve středověku nebylo těžké postavit stropní ventilátor nebo eskalátor, ale kdo by je dokázal točit bez přestání celý den? Je celkem logické, že lidé snili o „bezplatném“ zdroji energie. Jejich představivost byla omezena tehdejšími technologiemi, takže podle dnešních měřítek vypadaly starověké perpetuální stroje dojemně a primitivně.

Čtyři důvody nedorozumění

První, nejjednodušší typ perpetum mobile je založen na jistých magický efekty. Například ve Wellsových románech je zmíněn zázračný materiál „cavorit“ se silnými antigravitačními vlastnostmi. Pokud vyrobíte kolo, jehož polovina je vyrobena z kavoritu, bude se točit s konstantním zrychlením. Ve fantasy světech není stroj na věčný pohyb žádaný, protože místo konstrukce objemného mechanismu můžete vždy vytvořit trvalé kouzlo (vyčištění místnosti v Disneyho Kouzelníkovi učedníkovi nebo hrnec, který uvaří nekonečné množství kaše v Andersenově pohádka).

Perpetuum mobile druhého typu - " nemožný mechanismus"- jedná s úmyslným porušením přírodních zákonů a je čistě spekulativní povahy. Dobrým příkladem takového paradoxního návrhu je vodní mlýn od holandského umělce Maurice Eschera (1898-1972).

Do třetice - subjektivní Typ perpetum mobile zahrnuje jednotku, která funguje tak dlouho, že ani pár lidských životů nebude stačit k tomu, aby prakticky vyvrátila jeho „věčnost“. Zdrojem energie jsou zde většinou jakési „věčné“ přírodní jevy.

Například hodinky Atmos» od švýcarské společnosti Jaeger-LeCoultre fungují z denních výkyvů teploty vzduchu. Jsou naplněny ethylchloridem, který při zahřátí expanduje a navíjí pružinu. Pro minimalizaci tření se torzní kyvadlo otáčí pouze 1 otáčkou za minutu (150krát pomaleji než běžné hodinky). Rozdíl 1 stupně stačí na to, aby hodiny běžely dva dny. Teoreticky mohou tyto hodinky přežít více než jednoho majitele. V praxi je však záruční doba na servis různých modelů Atmos 20–30 let.

tik tak

University of Otago (Dunedin, Nový Zéland) má mechanické hodiny postavené Arthurem Beverleym v roce 1864. Jsou spouštěny výkyvy. atmosférický tlak a denní teploty. Hodiny běží už 143 let. Tento experiment je považován za nejdelší na světě, ale termín „subjektivní perpetuum mobile“ zde neplatí. Byly několikrát zastaveny kvůli čištění, opravě poruch a také v těch vzácných případech, kdy byla průměrná denní teplota a tlak stabilní. Za nejstarší fungující hodiny na světě jsou považovány zvonkohry katedrály v Salisbury (UK), instalované kolem roku 1386.

Dalším typem zařízení, které lze zaměnit za perpetum mobile, je záměrně složité dlouhodobě působící mechanismy, které vykonávají nějaký primitivní úkol. Pro běžného člověka je těžké pochopit účel a principy své práce.

Tváří v tvář takovému „stroji věčného pohybu“ si můžete být na 99 % jisti, že jeho „vynálezce“ – darebák. Přílišné konstrukční komplikace jsou potřeba pouze ke zmatení pozorovatele a skrytí skutečného zdroje pohybu (obvykle výkonná pružina ukrytá v duté ose některého ozubeného kola).

Podezřelé typy

Fyzici rozdělují stroje na věčný pohyb do dvou typů.

Jakýkoli stroj, který přijal energii, produkuje práci a (nebo) ekvivalentní teplo. Pokud je více práce nebo tepla než energie, máme co do činění s perpetum mobile. první typ- nejoblíbenější mezi vynálezci. Představme si, že nějaký temný génius nasadil nevyvážené kolo na zázračné ložisko. Stačí na něj jednou zatlačit - a mělo by se otáčet a zrychlovat, dokud se neroztříští na kousky. Říká se tomu „porušení zákona zachování energie“.

Motor druhý typ zcela přeměňuje okolní teplo na práci, přičemž ignoruje druhý termodynamický zákon. Dnes existují návrhy, že vytvoření nějaké podoby takového zařízení je stále možné, pokud mluvíme o transformaci nejen tepla, ale temné energie nebo temné hmoty, ze které je vytvořena největší část našeho vesmíru.

Věčná historie

První perpetum mobile byl vynalezen téměř před 9 stoletími. Indický matematik a astronom Bhaskara II navrženo připevnit ke kolu nádoby se rtutí, ohnuté tak, že při otáčení přetékala z jednoho konce nádoby na druhý. Podle jeho plánu by se kolo neustále točilo. S největší pravděpodobností to pro vědce byl pouze symbol věčného cyklu bytí (samsára, „tok“).

Bhaskara svůj filozofický model stěží považoval za stroj věčného pohybu, ale arabští a evropští badatelé vzali tuto otázku naprosto vážně. Nevyvážené kolo se stalo klasikou perpetum mobile. Francouzský architekt 13. století Villard de Honnecourt použil stejné schéma a nahradil rtuť kladivy. V praxi takové kolo najde bod rovnováhy a zastaví se, aniž by se úplně otočilo.

Leonardo da Vinci se začal zajímat o myšlenku stroje na věčný pohyb, vytvořil několik kreseb ... a oznámil, že ani jeden takový přístroj nebude fungovat. Kritizoval všechny pokusy vynálezců vytvořit další „kouzelné kolo“, ale myšlenka na zásadní nemožnost perpetum mobile se stala axiomem až o dvě stě let později – když v roce 1775 pařížská akademie věd přestala přijímat patentové přihlášky na taková zařízení. Zároveň Leonardo zanechal kresby vodního mlýna, který otáčela voda, kterou zvedal, aniž by k nim poskytl kritické komentáře. Zda považoval perpetum mobile na vodě za možný, není známo.

Ó, průzkumníci věčného pohybu, kolik marných plánů jste vytvořili při takovém hledání! Staňte se lepším alchymistou!

Leonardo da Vinci

Fascinace nevyváženými koly ustoupila módě uzavřených okruhů „zařízení A otáčí zařízením B, které pohybuje zařízením A“. Filozof, astrolog a alchymista Mark Antony Zimara(1460-1523), neznalý da Vinciho vodního mlýna, popsal větrný mlýn, který byl sfouknut obrovskými měchy, uváděnými do pohybu rotací právě tohoto větrný mlýn.

V roce 1610 holandský vynálezce Cornelius Drebbel postavil první mechanické hodinky s automatickým nátahem proti poklesu atmosférického tlaku. Stroj, který byl zlatým glóbem a ukazoval nejen hodiny, ale i data s ročními obdobími, se na tehdejší poměry jevil jako skutečný „stroj na věčný pohyb“. Drebbel se proslavil jako kouzelník a alchymista.

Těžko říct, jak dobře to bylo provedeno (například hodinky Atmos vyvíjeli nejlepší švýcarskí inženýři několik desetiletí). Ale vzhledem k tomu, že Drebbel byl neuvěřitelně talentovaný (postavil mikroskop se dvěma čočkami, ponorku pro anglické námořnictvo, vynalezl inkubátor pro kuřata s termostatem, který automaticky řídil teplotu, a také se pokusil vytvořit klimatizaci), je rozumné předpokládejme, že jeho hodiny mohou fungovat bez poruch po mnoho měsíců, ne-li let.

Alchymisté vytvořili moderní chemii a konstruktéři strojů s věčným pohybem vytvořili obyčejné motory. V roce 1662 se Edward Somerset, markýz z Worcesteru (významný teoretik v oblasti perpetuálního pohybu), rozhodl nainstalovat na věž hradu Raglan ve Walesu první parní stroj na světě podle vlastního vynálezu, který zvedá vodu potrubím. Bohužel byl napjatý s penězi a investoři se neodvážili investovat do tak fantastického projektu.

Konec věčnosti

Poslední, nejjasnější období klasického stavění strojů perpetum mobile připadlo na polovinu 18. století, totiž na život Johann Ernst Elias Bessler(1680-1745), který přišel s pseudonymem Orffyreus (Besslerův kryptogram)

Bylo to velmi cizí muž- vychloubačný, otravný, nudný, se špatnou povahou a paranoidními způsoby. Podle svědectví, která se k nám dostala, pracoval jako hodinář. V roce 1712 Bessler tvrdil, že zvládl tajemství věčného pohybu. Nejprve se snažil ukázat nonstop kolo s malým nákladem obyvatelům německého městečka Gera, ale na provinciály tato podívaná nezapůsobila.

Bessler začal cestovat po zemi, publikoval vědecká pojednání a stavěl větší modely svého motoru. Z nějakého důvodu nechtěl vyrábět kompaktní modely, ale navrhl dřevěná kola o průměru asi 4 metry. Jeho bujná činnost přitahovala zájem vědců. Předváděcí modely megakol byly pečlivě prozkoumány, ale žádné známky šarlatánství nebyly nalezeny.

Bylo rozhodnuto provést experiment v plném rozsahu. Dne 12. listopadu 1717 bylo za přítomnosti úřadů umístěno jedno z otočných kol o průměru 3,5 metru do zámecké místnosti Weissenstein a všechna okna a dveře byly pevně uzamčeny. O dva týdny později byla místnost otevřena. Kolo se stále točilo. Poté byly prostory až do 4. ledna 1718 zapečetěny. O rok později lidé vstoupili do místnosti a viděli, že kolo se stále otáčí stejnou frekvencí.

Už to bylo zajímavé. Královská společnost v Londýně chtěla vynález koupit. Bessler okamžitě požádal o dvacet tisíc liber (v té době obří peníze). Rozhodli se kolo znovu otestovat, ale Bessler se náhle rozzuřil a svůj výtvor rozbil – prý proto, aby ostatní vědci nemohli ukrást jeho nápady.

Vynálezce pokračoval v cestování po zemi a předváděl různé modely kola: otáčení pouze v jednom směru a zastavování pouze s velkou námahou, stejně jako otáčení v libovolném směru a zastavení bez jakýchkoli potíží. V roce 1727 Besslerova služebná tvrdila, že jeho mechanismy uvedl do pohybu muž z jiné místnosti. Nikdy nebylo možné tato svědectví ověřit, ale inženýrova pověst byla navždy podkopána. Bessler zemřel po pádu z větrného mlýna, který stavěl. Zanechal po sobě nesrozumitelné šifrovací poznámky a donutil potomstvo přemýšlet – byl to šílenec, výstřední génius nebo geniální kouzelník?

Budiž světlo

Isaac Asimov neschvaloval myšlenku získávání energie z ničeho. Věřil, že lidstvo se vyvine „spálením“ hvězd. To nemůže trvat věčně, ale spisovatel se ze situace dostal se svou obvyklou elegancí: v příběhu „Poslední otázka“ položili dva opilí technici superpočítači otázku, jak zvrátit entropii a prodloužit životnost Vesmíru (a získat tak nekonečná energie). Superpočítač přemýšlel biliony let, neustále se vyvíjel a na konci světa, po tepelné smrti Vesmíru, našel odpověď a řekl: "Buď světlo." To lze chápat takto: energie je věčná, jen ji nelze používat věčně. Dříve nebo později bude muset všechno začít od začátku.

Když Charles viděl klon svého duchovního dítěte v akci, zpanikařil a uprchl do New Yorku, kde ho odhalil slavný vynálezce Robert Fulton. Ten si všiml, že stroj běží přerušovaně, a zjistil, že z něj vede řemenový pohon do přilehlé místnosti, kde muž otáčel pákou.

Další Američan - John Keely(1827-1898) - uvedl, že energii lze z éteru extrahovat díky vibracím ladičky. Byl obviněn z podvodu a dokonce i čarodějnictví, ale podvodník dokázal oklamat investory 27 let a připravit je o peníze na vybudování průmyslového modelu motoru. Až poté, co Keely spadl pod tramvaj, se ukázalo, že jeho modely fungují stlačený vzduch. Podvodník porušil mnoho zákonů – ale ne termodynamiku.

V průběhu 19. a 20. století taková zařízení nadále živila své „vynálezce“ a pracovníky žlutého tisku – s jediným rozdílem, že termíny „kosmické tekutiny“ a „všeprostupující éter“ byly nahrazeny výrazy „studená fúze“ nebo „alternativní fyzika". Někdy to skončilo nejen špatně, ale velmi špatně – například v roce 1966 americký Maďar Josef Papp(samozvaný tvůrce proudové ponorky) testoval motor, který běžel na směs inertních plynů. Výbuch si vyžádal život jednoho člověka a dva zraněné.

Ale ne všechny takové případy byly kriminálního charakteru. Docela seriózní vědec Thomas Henry Moray(1892-1974) opakovaně všem předváděl fungování zařízení, které sbíralo „zářivou energii z vakua“ a přeměňovalo ji na elektřinu.

Stroj pracoval několik dní v řadě. Odborníci to zkoumali nahoru a dolů, ale nikdo nedokázal najít zdroj energie. Průmyslníci ji chtěli koupit, Moray odmítl a jediná funkční kopie byla zničena. Později si vědec stěžoval, že byl několikrát postřelen, jeho rodina byla ohrožena a laboratoře byly pravidelně ničeny. Tajemství zařízení, které sbíralo kosmickou energii (ať už to bylo cokoliv), si vynálezce vzal s sebou do hrobu.

Hranice mezi genialitou a šílenstvím je velmi těžké nakreslit. Další fyzik - Bulhar Stefan Marinov uvedl, že navštívil komunu křesťanské sekty „Meternita“ (Linden, Švýcarsko), jejíž členové dostali „inspiraci shůry“ a postavili generátor nekonečné elektrické energie zvaný „Testatika“. Funguje již řadu let a pokrývá energetické potřeby celé obce. Krátce po tomto odhalení Marinov seskočil ze schodů v knihovně univerzity v Grazu.

Konspirační teoretici často myslí na Stanley Meyer, který byl žalován za pokus prodat motor poháněný vodou. Slabé elektrické impulsy speciální frekvence podle schémata rozkládají vodu na vodík a kyslík, které se pak používají místo benzinových par a k pokračování rozkladu vody stačí výkon autogenerátoru. Poté, co na tomto podvodu vydělal nějaké jmění, Stanley v roce 1998 náhle zemřel v restauraci. Znalí lidé není pochyb o tom, že byl otráven ropnými magnáty a vládními agenty.

* * *

Nic netrvá věčně, dokonce ani motory. Vznešení šílenci starověkého světa navrhli zařízení, kterým nerozuměli, a přesvědčili sami sebe, že jejich stroje budou fungovat navždy. Nahradili je úskoci, kteří prokázali zázraky vynalézavosti pouze v oblasti skrývání skutečných zdrojů energie pro své motory. Dnešní neuznávaní géniové se snaží být „blíže lidem“ a nabízejí nejoblíbenější zdroj – nekonečné množství elektřiny. Mezitím, co dolaďují své generátory, si na jejich webu můžete za pár dolarů koupit video ukazující testovací model v akci. Kdysi to bylo levnější - podívat se na kolo točící se ve stodole, stálo to jen pár měděných mincí.

Největší část upřímných pokusů vynalézt perpetum mobile padá na lidi bez větších znalostí fyziky, zato se „zlatýma rukama“ a trpící „tvůrčím svěděním“. Zajímavé je, že zhruba třetinu z nich tvoří důchodci. Jejich projekty v drtivé většině případů vycházejí ze staletí starých nápadů a autoři se neomezují pouze na jeden „vynález“. Osvícení k nim přichází téměř každý den, a tak revoluční kresby přicházejí na patentový úřad nikoli v jednotkách, ale v kilogramech.

Perpetum mobile v jistém smyslu skutečně existuje v podobě svého věčného hledání a funguje v uzavřeném cyklu: na čem se spálili středověcí přírodovědci, se dnes opět chlubí na zkušebních stolicích. Ale možná je to tak nejlepší, protože jakmile byla parní pumpa vynalezena přesně takhle, a Archimedes, než zakřičel „Heuréka!“, se šel jen umýt.